{"id":9237,"date":"2014-01-09T00:23:27","date_gmt":"2014-01-08T23:23:27","guid":{"rendered":"http:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/?p=9237"},"modified":"2014-01-09T23:43:18","modified_gmt":"2014-01-09T22:43:18","slug":"was-waere-wenn-es-eine-dritte-voyager-gegeben-haette","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.bernd-leitenberger.de\/blog\/2014\/01\/09\/was-waere-wenn-es-eine-dritte-voyager-gegeben-haette\/","title":{"rendered":"Was w&auml;re wenn &#8230; es eine dritte Voyager gegeben h&auml;tte?"},"content":{"rendered":"<p>Heute, fast 40 Jahre nach dem Start sind beide Voyagers noch aktiv. Etwas woran man sicher nicht glaubte, als man die Raumsonden entwarf. Man war sich beim JPL relativ sicher, dass die Sonden &uuml;ber ein Jahrzehnt arbeiten w&uuml;rden, was schon ein enormer Sprung zu den bisherigen Missionen war (die l&auml;ngste Planetenmission die es beim Entwurf gab war Mariner 9 mit zwei Jahren Betriebszeit), doch Budgetrestriktionen zwangen dazu die Prim&auml;rmission auf 5 Jahre festzulegen. Damit waren als Ziele Jupiter und Saturn festgesteckt.<\/p>\n<p>Von 1976 bis 1979, mit etwas h&ouml;herer Startenergie bis in die fr&uuml;hen Achtziger gab es zahlreiche Bahnen die an mindestens zwei der &auml;u&szlig;eren Bahnen vorbeif&uuml;hrten. Das JPL untersuchte drei genauer:<!--more--><\/p>\n<ul>\n<li>JSP: Jupiter-Saturn-Pluto. Deise Bahn h&auml;tte nach Saturn nicht zu einem der Riesenplaneten gef&uuml;hrt, sondern zu Pluto, der damals noch ein Planet war. Starttermin war zwischen dem 23.8.1977 und 12.9.1977. Jupiter w&auml;re am 24.2.1979 passiert worden, Saturn am 2.11.1980 und Pluto am 12.7.1986. Obwohl Pluto sicher kein so interessantes Ziel ist (er ist klein und weit entfernt, also lichtschwach, was bei der damaligen Aufnahmetechnik mit Videor&ouml;hren ein Problem war) hatte diese Trajektorie einige Vorz&uuml;ge. Die Kommunikationsdistanz bei Jupiter war die geringste mit 666 Millionen km Entfernung &#8211; Die Datenrate war so bei Jupiter h&ouml;her. Sie war die schnellste aller Bahnen, und Pluto wurde rasch passiert, weil Saturn die Sonde nur noch beschleunigte aber nicht mehr umlenkte. Pluto w&uuml;rde man nahe des sonnenn&auml;chsten Punktes der Bahn (der 1989 erreicht ist) passieren, wenn er also eine Atmosph&auml;re hat, dann w&auml;re sie dann am st&auml;rksten und zuletzt f&uuml;hrt die Bahn gerade in Richtung des Milchstra&szlig;enzentrums. Hier w&auml;re die Heliopause, die Grenzschicht zwischen Sonnenumgebung und galaktischer Umgebung am n&auml;chsten und k&ouml;nnte eventuell noch w&auml;hrend der ersten Dekade passiert werden. (Zumindest unter der Annahme die man damals &uuml;ber die Entfernung der Heliopause mit 50 AE hatte). Die Geschwindigkeit f&uuml;r die Bahn relativ zu einer Erdumlaufbahn war 7,57 km\/s.<\/li>\n<li>JUN: Jupzer-Uranus-Neptun Diese Bahn h&auml;tte nach Jupiter Uranus und Neptun passiert. Sie hatte einige Vorteile. Der erste war, dass das Startfenster zwei Jahre nach den anderen Bahnen lag. Das erlaubte es die Sonde zu verbessern oder ein Reserveexemplar zu starten. Das Startfenster erstreckte sich vom 27.10.1979 bis 16.11.1979. Sie war dazu eine sehr schnelle Bahn. Jupiter w&auml;re am 6.5.1981 passiert worden, Uranus am 28.8.1984, also vor Voyager 2, obwohl die Sonde zwei Jahre fr&uuml;her startete und Neptun am 31.12.1989, auch nur ein Viertel Jahr nach Voyager 2. Da l&auml;ngere Mission eine erh&ouml;htes Ausfallrisiko bedeutet und auch h&ouml;here Missionskosten war dies vorteilhaft. Die Startenergie war mit 7,65 km\/s vergleichbar zu JSP Option, die Kommunikationsdistanz bei Jupiter etwas h&ouml;her (718 Millionen km) und bei Neptun mit der von Pluto vergleichbar.<\/li>\n<li>JSUN:: Jupiter-Saturn-Uranus-Neptun. Diese Bahn erlaubt es alle vier gro&szlig;en Planeten zu untersuchen. Das war der wichtigste Vorteil. Auch war die Startenergie mit 7,09 km\/s gegen&uuml;ber einer Erdbahn die geringste. Es gab aber auch Nachteile. Die Bahn hatte sehr lange Reisezeiten. Das Startfenster erstreckte sich vom 24.8.1977 bis 12.9.1977. Bei einem Start 3.9.1977 w&auml;re Jupiter am 30.6.1979 passiert worden, Saturn am 19.7.1981, Uranus am 11.10.1985 und Neptun am 24.3.1989. Ein Nachteil war, dass die Raumsonde Saturn in geringer Distanz zu der Au&szlig;enseite des A-Rings passieren w&uuml;rde, sollte es dort noch Staub geben w&auml;re die Sonde wahrscheinlich zerst&ouml;rt worden. zudem war die Kommunikationsdistanz bei Jupiter mit 921 Millionen km Entfernung die h&ouml;chste alle Optionen.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Die NASA entschloss sich Voyager 1 auf der JSP-Trajektorie zu entsenden, aber die Pluto Option zu verwerfen, zugunsten eines Titanvorbeiflugs. Damit man diesen Mond der weit au&szlig;en bei Saturn lag und nach Saturn passiert wurde in naher Distanz passieren konnte musste man die Sonde den Saturn &uuml;ber den S&uuml;dpol passieren. Das w&uuml;rde sie aus der Ekliptik lenken, so war eine weitere Planetenpassage nicht mehr m&ouml;glich. Wie sich zeigen sollte war die Hoffnung von Titan scharfe Bilder zu bekommen wegen der Smogschicht eine vergebliche M&uuml;he, f&uuml;r das Spektrometer h&auml;tte aber auch eine h&ouml;here Passagedistanz gereicht.<\/p>\n<p>Voyager 2 wurde auf die JSUN Trajektorie geschickt, aber fr&uuml;her mit einer h&ouml;heren Startenenergie, weil der Nachteil der Bahn die nahe Saturnpassage so f&uuml;hrte die Verschiebung zu einer gr&ouml;&szlig;eren Entfernung zu den Ringen.<\/p>\n<p>Dies waren jedoch nicht die einzigen Routen. Als weitere Drei-Planetenroute gab es einen Start im Oktober 1978, mit einer Passage Jupiters im April 1980, Uranus im Mai 1985 und Neptun im November 1988. dazu kamen Variationen der obigen Planetenrouten und weitere Zwei-Planetenrouten die alle im Zeitraum von 1977 bis 1979 m&ouml;glich gewesen w&auml;ren. H&auml;tte man neben den beiden Voyagers noch 1978 und 1979 zwei Sonden gestartet so w&auml;ren noch drei Jupiter, eine Saturn, eine Pluto und je zwei Uranus und Neptunpassagen m&ouml;glich gewesen.<\/p>\n<p>Das JPL hoffte noch bis Fr&uuml;hjahr 1977 den Auftrag zu erhalten, eine dritte Sonde zu starten, die 1979 auf die Jupiter-Uranus-Neptun Bahn geschickt werden sollte. Voyager 1+2 kosteten w&auml;hrend der Prim&auml;rmission bis Saturn 500 Millionen Dollar, eine weitere Sonde w&auml;re f&uuml;r 177 Millionen Dollar m&ouml;glich gewesen, den gr&ouml;&szlig;ten teil daf&uuml;r f&uuml;r Missionskosten, da diese Option vier Jahre l&auml;nger dauern w&uuml;rde als Voyagers Mission bis zum Saturn. Das w&auml;re vergleichsweise preiswert gewesen. Die NASA hatte auch ein weiteres Flugexemplar als Reserve. Sp&auml;ter wurde Hardware von Voyager auf zahlreichen Raumsonden eingesetzt so Casssini, Stardust und Magellan.<\/p>\n<p>Was w&auml;re der Vorteil gewesen. Nun es gibt drei Vorteile:<\/p>\n<ul>\n<li>Bei ver&auml;nderlichen Ph&auml;nomenen (Strahlungsg&uuml;rtel, Magnetfelder, Atmosph&auml;ren) bekommt man mit mehr Sonden eine bessere zeitliche Abdeckung der Ph&auml;nomen, damit ein tieferes Verst&auml;ndnis der Ursachen. Das kann keinen Orbiter ersetzen, aber mehrere Vorbeifl&uuml;ge sind besser als einer.<\/li>\n<li>Bei unver&auml;nderlichen Dingen, vor allem die Oberfl&auml;chen von Monden kann man so die Vorbeifl&uuml;ge zwischen den Sonden aufteilen. Bei Voyager klappte das sehr gut: Voyager 1 passierte bei Jupiter Io und Kallisto nahe, Voyager 2 Europa und Ganymed, aber auch Voyager 1 kam Ganymed recht nahe. Bei Saturn passierte Voyager 1 Mimas, Dione, Rhea und Titan, Voyager 2 Enceladus, Tethys. Allerdings kamen beide Sonden weder Hyperion, noch Phoebe noch Iapetus nahe. Das zeigt auch die Grenzen auf. Zudem kann jeder Vorbeiflug nur eine H&auml;lfte eines Mondes, n&auml;mlich die beleuchtete beobachten.<\/li>\n<li>Es ist m&ouml;glich das Messprogramm bei mehreren Vorbeifl&uuml;gen anzupassen. Als man bei Voyager 1 Vorbeiflug Vulkane auf Io entdeckte, machte Voyager 2 mehr Aufnahmen dieses Mondes. Als die Ringe von Saturn stark ver&auml;nderliche Strukturen bei Saturn zeigten, wurden mehr Ringaufnahmen und weniger Saturnaufnahmen von Voyager 2 gemacht.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Ich meine, es h&auml;tte sich gelohnt zumindest ein drittes Exemplar 1979 zu starten, noch besser w&auml;re gewesen Voyager 1 nicht an Titan vorbeizulenken, sondern zu Pluto zu schicken. Es kann gut sein, das Plutos Atmosph&auml;re bis New Horizons vorbeifliegt schon wieder ausgefroren ist. Selbst wenn nicht so kann New Horizons nur eine H&auml;lfte des Mondes abbilden, mit Voyager 1 h&auml;tte man eine 100% Abdeckung erreichen k&ouml;nnen.<\/p>\n<p>Bei Uranus w&auml;re eine weitere nahe Mondpassage m&ouml;glich gewesen. Bedingt durch die Achsenlage wird man bei zwei zweitnahen Passagen nur jeweils 50% der Oberfl&auml;che der Monde sehen, lediglich bei Passagen um 2005 und dann in 42 Jahr Intervallen stehen die Monde wie andere in der Ebene der Ekliptik.<\/p>\n<p>Bei Neptun w&uuml;rde man Triton als den gr&ouml;&szlig;ten Mond vollst&auml;ndig kartieren k&ouml;nnen, Ver&auml;nderungen durch die Geysire beobachten und einen der neu entdeckten Monde, idealerweise dem gr&ouml;&szlig;ten Proteus nahe passieren k&ouml;nnen.<\/p>\n<p>Das alles f&uuml;r Zusatzkosten von weniger als 200 Millionen Dollar. Kleines Detail am Rande: Voyager 1+2 starteten in einem zeitlichen Abstand von 16 Tagen von ein und derselben Startrampe (LC41). Dies auf einer Rakete mit vier Stufen. Heute wird ein Unternehmen gepriesen, das am Nachbarpad (LC40) eine Rakete mit zwei Stufen innerhalb von 36 Tagen erneut starten kann&#8230;.<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"http:\/\/vg03.met.vgwort.de\/na\/6bf3886d575e4f62b61c58cc5d78cdbe\" width=\"1\" height=\"1\" alt=\"\"\/><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Heute, fast 40 Jahre nach dem Start sind beide Voyagers noch aktiv. Etwas woran man sicher nicht glaubte, als man die Raumsonden entwarf. 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